Question

在課外活動中，老師要求學生自制一個總質(zhì)量為400克左右，不使用電力的四輪小車，并比賽小車在摩擦力很小的水平道路上一次運行的距離誰最遠．張明制作了如圖所示的一輛小車，他往試管中加入兩種試劑，塞緊塞子，過一會小車向前運動了．
（1）理論上，在加入的兩種試劑總質(zhì)量相同的條件下，請在下列試劑中選擇最符合比賽要求的試劑：①鋅粉、②鐵粉、③銅粉、④10%的稀硫酸、⑤10%的鹽酸溶液．你選擇的試劑是

 

   （填序號）
（2）在加入的兩種試劑總質(zhì)量相同的條件下，另一種試劑相同的情況下，經(jīng)實驗知道往試管中加入⑤比④效果更好，由此可說明10%的稀硫酸比10%的鹽酸溶液pH

 

（填大或小或相等）
（3）若仍選用以上試劑，在不改變試劑質(zhì)量及道路和動力的條件下，如何使張明的小車跑得更遠？請?zhí)岢鲆环N改進的方法

 

（4）有同學根據(jù)同樣的推進原理，但不進行化學反應，也能使小車運動．他選用的方法可能是

 

．

Answer 1

考點：金屬的化學性質(zhì),溶液的酸堿性與pH值的關(guān)系

專題：實驗性簡答題

分析：（1）小車在同一條水平道路上行程最遠，小車是在氣體放出時產(chǎn)生的推力作用下前進，行程遠近與產(chǎn)生氣體多少成正比，產(chǎn)生氣體最多的小車行程最遠；
（2）小車運動的快慢決定于放出氫氣的速度，產(chǎn)生氫氣速度越快小車的運動速度越快，金屬一定時，酸性越強，放出氫氣越快；
（3）不改變提供的試劑、不改變試劑總質(zhì)量及小車、道路的條件下，從理論上講，使小車跑的更遠就應使小車獲得更大的推力．改進的方向就是使推力最大化．
（4）小車的運動是由于試管內(nèi)氣體沖出時產(chǎn)生的推力，因此，要使小車運動，只要能使試管內(nèi)釋放出氣體即可．

解答：解：（1）等質(zhì)量的鋅、鐵與酸完全反應完全反應，可根據(jù)計算得知，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量鐵大于鋅，所以選擇金屬時應選擇鐵；而稀鹽酸與稀硫酸相比，10%的稀硫酸比10%的稀鹽酸所含H⁺濃度要小，即等量的稀鹽酸可產(chǎn)生更多的氫氣；綜上所述，要使小車行程最遠，應選擇②⑤，并使藥品恰好完全反應，讓效率達最大化；
（2）要使小車運動速度更快，在加入的兩種試劑總質(zhì)量相同的條件下，另一種試劑相同的情況下，經(jīng)實驗知道往試管中加入⑤比④效果更好，由此可說明10%的稀硫酸比10%的鹽酸溶液pH大；
（3）在現(xiàn)有條件不變的情況下，使小車跑得更遠，就應使小車獲得更大的推力．可把導管彎曲成與小車運動方向水平，使力集中于推動小車；或使氫氣燃燒面發(fā)生爆炸，使氣體體積迅速膨脹而獲得更大的推動力，或減輕車體重量或改變車體為流線型等．
（4）不發(fā)生反應而釋放出氣體，可考慮固體物質(zhì)的升華氣化如干冰等或極易揮發(fā)的物質(zhì)如汽水等；
故答案為：
（1）②⑤；（2）大；（3）減輕車體重量或改變車體為流線型等；
（4）向試管內(nèi)加干冰等合理即可．

點評：金屬越活潑，與酸反應生成氫氣越快，但不一定越多，生成氫氣的質(zhì)量與金屬的化合價和相對原子質(zhì)量有關(guān)．